市政路橋施工中的軟基加固技術(shù)研究

畢勇翔

（太原市政建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西太原 030000）

0 引言

由于軟基施工技術(shù)種類繁多，技術(shù)方法多樣，因此，在工程實(shí)踐中存在較大的選擇空間。但不論如何優(yōu)化或改善地基施工工藝，其首要目標(biāo)是要保證完成地基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)變形、軟土地基動態(tài)穩(wěn)定等基礎(chǔ)指標(biāo)的建設(shè)。軟土路基的存在影響到公路結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性，在正式施工前需要將軟土路基的處理工作落實(shí)到位。經(jīng)過本文的分析，提出軟土路基處理中的常見技術(shù)形式，結(jié)合工程施工狀況，選擇合適的樁處理技術(shù)，進(jìn)而確定施工流程，有序完成鉆孔、下放注漿管、旋噴等各項(xiàng)工作。

1 軟土地基簡述

軟土地基最大的特點(diǎn)是土質(zhì)之間的孔隙大、土壤中的含水量高、有一定量的黏土和體積較小的粉土。黏土和粉土中含有的負(fù)電荷會大量吸收土壤中的水分，致使黏土和粉土的土層水分增加，進(jìn)而提高黏土的黏性。此外，土質(zhì)之間孔隙大是造成地基穩(wěn)定性不高的主要原因。同時(shí)，軟土地基在施工重力和外力的影響下，會出現(xiàn)形變，進(jìn)而產(chǎn)生流動性，也會影響軟土地基的穩(wěn)定性。只有對軟土地基進(jìn)行加固，才可以有效防止地基土質(zhì)流動，降低市政路橋坍塌的風(fēng)險(xiǎn)[1]。軟土地基的抗剪能力較弱，通車后車輛的自身重量和碾壓重量會導(dǎo)致地基內(nèi)部結(jié)構(gòu)形變，為后續(xù)車輛通行埋下安全隱患。應(yīng)用軟基加固技術(shù)，能夠提高市政路橋工程的施工質(zhì)量與效率。

2 軟土路基的特點(diǎn)

（1）含水量高，流動性強(qiáng)。軟基以淤泥和黏土顆粒居多，含水量高達(dá)30%～80%，有機(jī)物呈絮凝狀，缺乏足夠的穩(wěn)定性，可能伴有地基沉降現(xiàn)象。同時(shí)，由于剪力作用的存在，軟弱地基易發(fā)生變形，嚴(yán)重制約其抗剪強(qiáng)度，而在流動性過強(qiáng)的影響下，軟基往往伴有二次固結(jié)，不利于工程施工的正常進(jìn)行。

（2）壓縮性高，滲透性差。軟弱路基的壓縮性較高，會由于外力的作用而出現(xiàn)明顯的壓縮現(xiàn)象，從而導(dǎo)致建設(shè)于上方的路橋結(jié)構(gòu)失穩(wěn)沉陷；軟弱路基的滲透性有限，鞏固周期較長；在擠壓、震動多項(xiàng)作用下，軟弱路基還將產(chǎn)生豐富的破壞絮狀結(jié)構(gòu)，此部分的存在隨之影響到土體的強(qiáng)度[2]。

3 在道路橋梁工程中做好軟土地基施工處理的重要意義

對于道路橋梁工程而言，其在施工的過程中經(jīng)常會受到各種外在條件的影響，使得自身的質(zhì)量出現(xiàn)不同程度和不同類型的問題，尤其是對于軟土地基而言，對道路橋梁工程的質(zhì)量影響是極大的。若是能將良好的技術(shù)應(yīng)用在實(shí)際的道路橋梁工程中，就能提升道路橋梁整體的質(zhì)量，并且為我國整體的經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展創(chuàng)造更加良好的條件。因此需要重視在道路橋梁工程中存在的問題并予以解決。通常而言軟土地基的施工工作都會規(guī)避軟土地基的存在，為正式的道路橋梁工程施工創(chuàng)造良好的條件，然而在一些城市發(fā)展的規(guī)劃中，道路橋梁工程的設(shè)計(jì)并不能完全規(guī)避軟土地質(zhì)，為了能夠提升人們生活工作的便利性，依然需要進(jìn)行有針對性的管控工作，盡可能改善軟土地基的地質(zhì)條件，避免對道路橋梁工程的正式施工產(chǎn)生不良影響，在進(jìn)行工程建設(shè)期間需要做好地基構(gòu)建，由于軟土地基自身的特點(diǎn)較為明顯，含水量較大并且土層內(nèi)的空隙較大，質(zhì)地較軟，在進(jìn)行道路橋梁工程的地基建設(shè)時(shí)不易開展工作，其自身的質(zhì)量容易出現(xiàn)問題，因此在進(jìn)行施工的過程中需要重點(diǎn)關(guān)注這一方面的問題，并且采取合適的方式進(jìn)行質(zhì)量的把控，避免軟土地基影響到整體的道路橋梁工程施工水平，尤其是要避免出現(xiàn)沉降問題。

4 軟基加固技術(shù)的實(shí)踐分析

4.1 粉噴樁加固技術(shù)

粉噴樁加固技術(shù)是新型軟基加固技術(shù)，其工作原理為：利用群樁技術(shù)，將粉噴樁與樁柱之間的土質(zhì)結(jié)合在一起，使二者相互依靠，以此有效提高軟土地基的強(qiáng)度和承載能力。首先，在進(jìn)行粉噴樁加固的過程中，施工人員應(yīng)詳細(xì)了解施工資料，如施工現(xiàn)場的地質(zhì)水文報(bào)告、工程測量的實(shí)際速率等。其次，應(yīng)清理施工現(xiàn)場，可以使用黏性土回填低洼區(qū)，使用碎石等土體回填軟土區(qū)。在使用水泥材料時(shí)要保證水泥材料的質(zhì)量，使其符合施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行取樣檢測，一旦受潮或是結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，則不能使用，以此保證加固工作質(zhì)量。

4.2 真空預(yù)壓技術(shù)

真空預(yù)壓屬于排水固結(jié)法的一種，具體的施工原理為：在待處理的軟基土中插入塑料排水板，同時(shí)在軟基表面鋪設(shè)砂墊層，再在砂墊層上部覆蓋一層不透氣的薄膜材料。通過抽真空設(shè)備在薄膜材料下抽真空形成負(fù)壓，使軟基土體與塑料排水板之間產(chǎn)生壓差，在壓差的作用下，軟基土中的孔隙水逐漸滲流到塑料排水板中并流出，達(dá)到對軟基土體排水固結(jié)的目的。采用真空預(yù)壓技術(shù)處理市政路橋的軟基方面具有以下6 個方面的優(yōu)點(diǎn)。

（1）軟基土體在加固過程中除產(chǎn)生豎向的壓縮外，還伴隨橫向的收縮，不會產(chǎn)生橫向外擠的現(xiàn)象，特別適合對欠固結(jié)、滲透系數(shù)較大的軟基（如市政路橋地）的加固。

（2）與堆載預(yù)壓法相比，不需要使用大量的材料，比較適用于交通運(yùn)輸緊張、以及堆載材料協(xié)調(diào)困難的地區(qū)。

（3）真空預(yù)壓在施加荷載時(shí)不會造成地基失穩(wěn)，因此，預(yù)壓時(shí)可以適當(dāng)提高加載速度，加固速度快，工期較短。

（4）一般可與堆載預(yù)壓法同時(shí)使用，充分發(fā)揮真空預(yù)壓與堆載預(yù)壓各自的優(yōu)勢，達(dá)到優(yōu)勢疊加的效果，加固效果更好。

（5）采用的施工機(jī)具和設(shè)備簡單，主要是水環(huán)式抽真空設(shè)備、真空表、潛水泵、軌道式插帶機(jī)等，操作簡單；施工方便，效率高，費(fèi)用低，適用于大規(guī)模的軟基加固。

（6）施工中無噪聲，無振動，對周邊環(huán)境干擾小，無污染[3]。

4.3 深層攪拌法加固法

深層攪拌法是將水泥、石灰及其他固化劑等混合在一起，利用特殊的深層攪拌機(jī)，在現(xiàn)場將其混合料與軟基混合成樁的一種軟基加固方法。深層攪拌法可對不同類型的軟土、沼澤地區(qū)的泥炭土、河湖沉積淤土進(jìn)行強(qiáng)化，在國內(nèi)應(yīng)用較為廣泛。另外，根據(jù)施工場地的不同，深層攪拌法可分為干濕兩種噴射混凝土攪拌方式。濕法即采用噴漿的方式向軟土中噴灑固化劑（以水泥為主），并配合鉆頭的旋轉(zhuǎn)攪拌，使強(qiáng)化泥漿與軟土充分混合。干法即采用粉體噴射攪拌，通過利用特殊的攪拌機(jī)，將粉狀固化劑使用空氣壓力均勻噴入軟黏土中，再由鉆頭轉(zhuǎn)動攪拌使粉體和軟土充分混合。

4.4 旋噴樁法

以高壓噴漿的方法破壞現(xiàn)場軟土的原有結(jié)構(gòu)，通過漿液的注入，使?jié){液與既有的土壤混合，構(gòu)成均勻性較好的固結(jié)體。在軟土路基處理中采用旋噴樁法時(shí)，需要測定不良土基的深度，適配注漿噴嘴并將其置入指定位置，在高壓作用下旋轉(zhuǎn)噴射，依托漿液的固結(jié)作用，結(jié)合原不良土基構(gòu)成穩(wěn)定性較好的樁基結(jié)構(gòu)，從而提高地基承載力、加固軟基。從適用性的角度來看，淤泥質(zhì)土和粒徑較小的軟土地基的處理中均可采用旋噴樁法，且隨著工藝的升級，在軟土地基中處理的最大深度可達(dá)到30m 以上，因此是軟土路基處理中的常見方法。具體到本工程，建設(shè)現(xiàn)場的軟基以淤泥和黏性土居多，為滿足軟基加固有效性、高效性、便捷性等方面的要求，宜采用旋噴樁加固軟基的方法。

4.5 排水壓實(shí)技術(shù)處理

（1）嚴(yán)格實(shí)施工藝過程，保證技術(shù)應(yīng)用的規(guī)范化、有效性。

（2）加強(qiáng)溝槽施工質(zhì)量的把控。在布置溝槽時(shí)應(yīng)遵循充分利用自然坡度排水，盡可能采用最大縱坡，填土沉降注意坡度變化，不使用挖方部位地表水、浸透水浸入填土，溝槽間隔盡可能加密等布置原則；在溝槽施工時(shí)應(yīng)保證溝槽深度在0.5～1.0m，溝槽寬度為0.5m，橫向盲溝間距控制在10～15m。若溝槽內(nèi)設(shè)有多孔排水管時(shí)，必須增設(shè)優(yōu)質(zhì)反濾層進(jìn)行保護(hù)。

（3）強(qiáng)化工程質(zhì)量管理。例如，采用潔凈的粗砂和沙礫，并嚴(yán)格按照有關(guān)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)對微粒的含量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以保證其滲透性；保證管道的滲透面積大于50m2/m；土工布的搭接長度必須滿足有關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，并在垂直方向上進(jìn)行施工。

4.6 土工合成材料的應(yīng)用

（1）可發(fā)揮加筋作用。通過應(yīng)用土工合成材料，可有效擴(kuò)散軟基土應(yīng)力，并使土體模量同步增加，合理降低土體側(cè)向位移情況的發(fā)生概率。同時(shí)，土工合成材料的應(yīng)用，可增強(qiáng)軟土地基的抗壓、抗剪、抗彎、抗拉能力，并發(fā)揮材料優(yōu)勢，使軟基進(jìn)一步增強(qiáng)承載力和整體穩(wěn)定性。

（2）具有排水功能。通過應(yīng)用土工合成材料，并進(jìn)行土工格柵的制作，可和軟土內(nèi)部的排水管、粗料體等共同形成排水系統(tǒng)，將軟土內(nèi)部的水分充分匯聚起來，順著材料平面逐步向外排出。

（3）具有隔離功能。通過應(yīng)用土工合成材料進(jìn)行土工格柵的制作，可使不同級配的石料、砂、土、地基以及其他建筑物等相互隔離開來，防止彼此相互混雜，降低不同材料的穩(wěn)定性，減少出現(xiàn)土粒流失等問題[4]。在公路軟基處理中應(yīng)用土工合成材料，若相關(guān)材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，不僅會影響公路軟基工程建設(shè)的健康發(fā)展，還會影響到社會發(fā)展的方方面面。

4.7 換填管埋法

換填管埋法也同樣是為了解決道路橋梁軟基問題而誕生出的一種較為有效的方法，其主要就是針對軟土層來進(jìn)行替換與把控，確保能夠在一定程度上提升市政工程中道路路基的整體質(zhì)量，盡可能讓軟土地基的質(zhì)量能夠得到改善，同時(shí)還能夠解決軟基的問題。相較于改善土質(zhì)而言，直接對土壤進(jìn)行替換的換填法更具便捷性，并且其對土質(zhì)的要求并不算高，對于不同程度的軟質(zhì)土層都能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的治理效果。根據(jù)不同軟土層的深度與質(zhì)量可以選擇不同的土壤進(jìn)行換填，使用的方式也各有不同，例如，針對相對較為單薄的軟土層而言，直接使用挖掘替換的方式即可，通過尋找更符合需求的材料代替軟土層進(jìn)行鋪設(shè)，讓其成為支撐地基的一部分。在這一技術(shù)的應(yīng)用時(shí)需要重點(diǎn)注意對材料的選擇，根據(jù)現(xiàn)實(shí)因素來進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，確保所選擇的土壤能夠滿足當(dāng)?shù)貙?shí)際條件的需求，盡可能保證地基的科學(xué)與合理性，讓其能夠更好地為整個道路橋梁提供良好的支撐。在進(jìn)行材料選擇的時(shí)候需要做好充分的土質(zhì)勘察工作，需要專業(yè)的施工人員進(jìn)行整體的市政工程土質(zhì)勘察，在正式施工的時(shí)候也同樣需要嚴(yán)格遵循相關(guān)制度流程來進(jìn)行土層的替換工作，保證替換的土層能夠與實(shí)際需求完全相符。由于道路橋梁的地基建設(shè)規(guī)模較大，因此在進(jìn)行土層的替換工作的時(shí)候需要積極使用一些大型器材來協(xié)助替換工作，并且還應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制替換的土層深度，在正式施工之前就根據(jù)現(xiàn)實(shí)條件來進(jìn)行更詳細(xì)的規(guī)劃，并且還應(yīng)當(dāng)在挖出后鋪撒一定的天然砂礫來加大摩擦力[5]。在進(jìn)行置換工作的時(shí)候，為了保證置換的材料能夠維持穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行壓實(shí)處理，改善軟基的特征，提高地基的承載力，并且盡量避免可能出現(xiàn)的形變，以防造成不必要的損失。

4.8 土工格柵軟基加固工程

目前，市政軟土路基處理常用到土工格柵加固技術(shù)。其中主要施工材料為CE131 土工格柵，是一種采用高分子材料經(jīng)熱熔后再擠出拉伸等工序而制備出的新型土工聚合物加筋材料。土工格柵具備一定的韌性、耐腐蝕性、強(qiáng)度，且自重較輕，采用其加固軟土路基后可增強(qiáng)后者的穩(wěn)定性、固結(jié)速率以及承載能力，其應(yīng)用效果安全可靠，并能提升軟基孔隙水的流動能力，避免水分堆積，防止積水集中侵蝕軟基結(jié)構(gòu)。土工格柵加固軟土路基的主要原理和特點(diǎn)為鋪設(shè)土工格柵后，土層可與土工格柵之間不斷摩擦和咬合，以此來限制土層的側(cè)向滑移變形，進(jìn)而提高了軟土路基內(nèi)土層的抗彎剛度和抗剪強(qiáng)度，最終增強(qiáng)了軟土路基的承載能力。另外，土層和土工格柵摩擦作用下能產(chǎn)生一定的應(yīng)力，張拉過后的土工格柵能抵御土層的水平和縱向應(yīng)力作用，避免土層過分應(yīng)力集中，防止軟基出現(xiàn)不均勻沉陷現(xiàn)象。

5 結(jié)語

綜上所述，提高市政路橋中軟土地基加固質(zhì)量，不僅可以提高整體建筑施工質(zhì)量，保證通車后車輛的行駛安全，還可以提高城市規(guī)劃水平，加快我國城市化建設(shè)步伐。因此，管理人員需要加強(qiáng)對軟基加固技術(shù)的管理與應(yīng)用，利用強(qiáng)夯加固、翻挖回填等軟基加固技術(shù)，不斷提高市政路橋的建設(shè)水平，全面推進(jìn)我國城市現(xiàn)代化發(fā)展。